(57)【要約】【課題】より安定した光出力を実現させることが可能な光送信器を提供する。【解決手段】誤差信号計算部は、誤差ｘ（ｎ）の収束予測値ｘave（ｎ）を計算する。そして、範囲設定部は、収束予測値ｘave（ｎ）の絶対値が増加するほど変化率収束判定範囲を縮小するように設定し、収束予測値ｘave（ｎ）の絶対値が減少するほど変化率収束判定範囲を拡大するように設定する。よって、光出力がＯＮ／ＯＦＦを繰り返して不安定になる問題を回避できる。また、収束予測値ｘave（ｎ）の絶対値が減少しているときは、早期に光出力を行うことができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザーダイオードと、
前記レーザーダイオードを駆動するレーザーダイオードドライバと、
前記レーザーダイオードの温度を調整するための熱電素子と、
前記レーザーダイオードの温度に対応する温度モニタ信号を出力するセンサと、
前記センサにより出力された前記温度モニタ信号を受信するとともに、前記レーザーダイオードの目標温度を示す目標信号と前記レーザーダイオードドライバを動作可能にするイネーブル信号とを出力するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記温度モニタ信号の値と前記目標信号の値との差に対応する誤差信号を出力するとともに、前記誤差信号の値の収束予測値と前記誤差信号の値の変化率とを周期的に計算する誤差計算部と、
前記誤差信号の値が第１の収束判定範囲内にあり、かつ前記変化率が第２の収束判定範囲内にある状態が基準時間だけ継続した場合に、前記イネーブル信号を出力する判定部と、
前記誤差計算部が前記収束予測値と前記変化率とを計算する毎に、前記第２の収束判定範囲を設定する範囲設定部とを有し、
前記範囲設定部は、前記収束予測値の絶対値に基づいて前記第２の収束判定範囲を設定し、
前記範囲設定部が用いる前記収束予測値の絶対値と前記第２の収束判定範囲との対応関係は、前記収束予測値の絶対値が増加すると前記第２の収束判定範囲が減少するように対応付けられる、
ことを特徴とする光送信器。
【請求項２】
前記収束予測値と前記第２の収束判定範囲との対応関係を示すテーブルを備え、
前記範囲設定部は、前記テーブルを参照し、前記テーブルにおける、前記誤差計算部により計算された前記収束予測値に対応する前記第２の収束判定範囲を設定することを特徴とする請求項１に記載の光送信器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光送信器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、光信号を送信する光送信器が開示されている。特許文献１の光送信器は、レーザーダイオードと、レーザーダイオードドライバと、熱電素子と、温度制御部と、判定部とを備える。熱電素子は、レーザーダイオードの温度を調整するために設けられる。温度制御部は、熱電素子を駆動するための制御信号を出力する。また、温度制御部は、温度モニタ信号と目標信号との差を示す誤差信号を出力する。判定部は、誤差信号の値が誤差収束判定範囲に連続してとどまり、かつ、誤差信号の値の変化率（以下、誤差変化率と称する）の値が変化率収束判定範囲に連続してとどまる時間が基準値を超えたときに、レーザーダイオードドライバを動作可能にするイネーブル信号を出力する。特許文献１の光送信器は、誤差信号と誤差変化率とがそれぞれの収束判定範囲にあるか否かに基づいて光出力を行うため、レーザーダイオードが所望の温度範囲に収束した後に速やかにイネーブル信号を出力することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１４０７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、誤差信号の値が誤差収束判定範囲にとどまり、かつ誤差変化率が変化率収束判定範囲にとどまる時間が基準値を超えることを条件として光出力を行う場合、例えば図６のタイミングチャートに示すように、誤差信号の値が収束していない状態で光信号の出力（ＴｘＥｎａｂｌｅ）がＯＮになることがある。また、光信号の出力がＯＮになった後に、再度、誤差信号の値が誤差収束判定範囲から脱することより、再度、光信号の出力がＯＦＦになることがある。このように、光信号のＯＮ／ＯＦＦが繰り返され、光出力が不安定になる場合がある。
【０００５】
本発明の目的は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、より安定した光出力を実現させることが可能な光送信器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る光送信器は、レーザーダイオードと、前記レーザーダイオードを駆動するレーザーダイオードドライバと、前記レーザーダイオードの温度を調整するための熱電素子と、前記レーザーダイオードの温度に対応する温度モニタ信号を出力するセンサと、前記センサにより出力された前記温度モニタ信号を受信するとともに、前記レーザーダイオードの目標温度を示す目標信号と前記レーザーダイオードドライバを動作可能にするイネーブル信号とを出力するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記温度モニタ信号の値と前記目標信号の値との差に対応する誤差信号を出力するとともに、前記誤差信号の値の収束予測値と前記誤差信号の値の変化率とを周期的に計算する誤差計算部と、前記誤差信号の値が第１の収束判定範囲内にあり、かつ前記変化率が第２の収束判定範囲内にある状態が基準時間だけ継続した場合に、前記イネーブル信号を出力する判定部と、前記誤差計算部が前記収束予測値と前記変化率とを計算する毎に、前記第２の収束判定範囲を設定する範囲設定部とを有し、前記範囲設定部は、前記収束予測値の絶対値に基づいて前記第２の収束判定範囲を設定し、前記範囲設定部が用いる前記収束予測値の絶対値と前記第２の収束判定範囲との対応関係は、前記収束予測値の絶対値が増加すると前記第２の収束判定範囲が減少するように対応付けられる。
【０００７】
本発明に係る光送信器によれば、範囲設定部は、誤差信号の値の収束予測値の絶対値が増加すると第２の収束判定範囲を縮小するように設定し、誤差信号の値の収束予測値の絶対値が減少すると第２の収束判定範囲を拡大するように設定する。よって、誤差信号の値が目標値から大きく乖離している場合に、光出力をＯＮになりにくいように制御することが可能となる。また、実際に誤差信号の値が収束していない状態における光出力を抑えることができる。従って、光信号のＯＮ／ＯＦＦが繰り返され、光出力が不安定になる事象の発生を抑え、より安定した光出力を実現させることができる。なお、収束予測値の絶対値が小さいほど光出力がＯＮになりやすいように制御することも可能となるため、目標値に近い値で収束している状態では早期に光出力を行うことができる。
【０００８】
また、本発明に係る光送信器によれば、前記収束予測値と前記第２の収束判定範囲との対応関係を示すテーブルを備え、前記範囲設定部は、前記テーブルを参照し、前記テーブルにおける、前記誤差計算部により計算された前記収束予測値に対応する前記第２の収束判定範囲を設定する。本発明によれば、予め誤差信号の値の収束予測値と第２の収束判定範囲との関係をテーブルとして保持しておくことが可能となる。従って、範囲設定部の処理負担を軽減させることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、より安定した光出力を実現させることが可能な光送信器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る光送信器を示すブロック図である。
【図２】誤差信号の値と誤差変化率の値との取得タイミングを示すタイミングチャートである。
【図３】ルックアップテーブルの例を示す図である。
【図４】（Ａ）は、誤差信号の波形を示す図である。（Ｂ）は、誤差変化率の波形を示す図である。（Ｃ）は、イネーブル信号の波形を示す図である。
【図５】光送信器の処理内容を示すフローチャートである。
【図６】従来の光送信器の信号波形を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。光送信器１１は、図１に示すように、レーザーダイオード１３と、レーザーダイオードドライバ１５と、熱電素子１７と、コントローラ２１と、温度センサ２５とを備える。
【００１２】
レーザーダイオード１３としては、例えば、ファブリペロ型ＬＤ、分布帰還（ＤＦＢ）型ＬＤ、または面発光型ＬＤを使用することができる。レーザーダイオードドライバ１５は、駆動信号をレーザーダイオード１３に出力する。レーザーダイオード１３は、レーザーダイオードドライバ１５から出力される駆動信号に応答して光出力を行う。熱電素子１７は、レーザーダイオード１３の温度を調整するために設けられる。熱電素子１７としては、例えば、ぺルチェ素子を使用することができる。温度センサ２５は、レーザーダイオード１３の温度に対応するＬＤ温度モニタ信号（以下、単に温度モニタ信号と称する）をコントローラ２１に送信する。
【００１３】
また、コントローラ２１には、予めレーザーダイオード１３の目標温度が設定される。コントローラ２１は、レーザーダイオード１３の目標温度に対応するＬＤ温度目標信号（以下、単に目標信号と称する）を熱電素子１７に出力する。熱電素子１７は、目標信号に基づいて、レーザーダイオード１３の温度を調整する。また、コントローラ２１は、レーザーダイオードドライバ１５を動作可能にするイネーブル信号をレーザーダイオードドライバ１５に出力する。
【００１４】
コントローラ２１は、物理的には、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ（いずれも不図示）を備える。コントローラ２１は、ＲＯＭ等のメモリに格納されているコンピュータプログラムをＲＡＭにロードして実行することによって、光送信器１１を統括的に制御する。コントローラ２１のＣＰＵは、コンピュータプログラムを実行することによって、複数の機能を実現する。すなわち、コントローラ２１は、機能的には、誤差計算部３１と、判定部３３と、範囲設定部３５とを備える。コントローラ２１のＲＯＭ等のメモリには、ルックアップテーブル３７（図３参照）が格納されている。誤差計算部３１と、判定部３３と、範囲設定部３５とは、コントローラ２１のＣＰＵが、ＲＯＭ等のメモリに格納されているルックアップテーブル３７を用いて、ＲＯＭ等のメモリに格納されているコンピュータプログラムを実行し、図１に示す光送信器１１の各構成部を動作させることにより実現される機能である。特に、コントローラ２１のＣＰＵは、誤差計算部３１と、判定部３３と、範囲設定部３５とを用いて、図５のフローチャートに示す処理を実行する。
【００１５】
誤差計算部３１は、温度モニタ信号の値と目標信号の値との差に対応する誤差信号を出力する。また、誤差計算部３１は、誤差信号の値の収束予測値と、誤差信号の値の変化率（以下、誤差変化率と称する）とを計算する。なお、収束予測値とは、時間の経過とともに、誤差が最終的に収束すると予測される値である。収束予測値の計算方法については、後述する。
【００１６】
具体的には、誤差計算部３１は、図２に示すように、例えば周期的に誤差信号の値をモニタする。図２は、ｎ回目（ｎは０以上の整数）にモニタした誤差信号の値を誤差ｘ（ｎ）、ｎ回目に計算した誤差変化率を誤差変化率ｄ（ｎ）とした場合における、誤差ｘ（ｎ）と誤差変化率ｄ（ｎ）の時間変化を示す。なお、周期ｔの値は、例えば５である。また、誤差計算部３１は、誤差ｘ（ｎ）と誤差ｘ（ｎ−１）とを用いて、式（１）により、誤差変化率ｄ（ｎ）を計算する。なお、誤差ｘ（ｎ）、誤差ｘ（ｎ−１）、誤差変化率ｄ（ｎ）、および後述する収束予測値ｘave（ｎ）は、デジタルデータとして処理される。
【００１７】
ｄ（ｎ）＝｛ｘ（ｎ）−ｘ（ｎ−１）｝／ｔ  ・・・（１）
【００１８】
また、誤差計算部３１は、誤差変化率ｄ（ｎ）の絶対値が０となるタイミング（誤差ｘ（ｎ）の波形が山または谷となっているタイミング）における誤差ｘ（ｎi-1）を記憶する（ｉは自然数）。また、誤差計算部３１は、次の誤差変化率ｄ（ｎ）の絶対値が０となるタイミング（誤差ｘ（ｎ）の波形が谷または山となっているタイミング）における誤差ｘ（ｎi）を記憶する。そして、誤差計算部３１は、誤差ｘ（ｎi-1）と誤差ｘ（ｎi）とを用いて、式（２）により、収束予測値ｘave（ｎ）を計算する。なお、収束予測値ｘave（ｎ）は、直近の波形の振動の中心位置である。
【００１９】
ｘave（ｎ）＝｛ｘ（ｎi-1）＋ｘ（ｎi）｝／２  ・・・（２）
【００２０】
また、判定部３３は、誤差計算部３１が出力した誤差ｘ（ｎ）と、誤差変化率ｄ（ｎ）とを受信する。判定部３３は、誤差ｘ（ｎ）が誤差収束判定範囲（第１の収束判定範囲）内にありかつ誤差変化率ｄ（ｎ）が変化率収束判定範囲（第２の収束判定範囲）内にある状態が基準時間だけ継続した場合に、光出力信号（ＴｘＥｎａｂｌｅ）をＯＮにして、イネーブル信号をレーザーダイオードドライバ１５に出力する。
【００２１】
範囲設定部３５は、誤差計算部３１が収束予測値ｘave（ｎ）と誤差変化率ｄ（ｎ）とを計算する毎に、変化率収束判定範囲を設定する。範囲設定部３５は、収束予測値ｘave（ｎ）の絶対値に基づいて変化率収束判定範囲を設定する。範囲設定部３５が用いる収束予測値ｘave（ｎ）の絶対値と変化率収束判定範囲との対応関係は、収束予測値ｘave（ｎ）の絶対値が増加すると変化率収束判定範囲が減少するように対応付けられている。範囲設定部３５は、ルックアップテーブル３７を用いて、変化率収束判定範囲の設定を行う。
【００２２】
ルックアップテーブル３７は、例えば図３に示すような、収束予測値ｘave（ｎ）と変化率収束判定範囲との関係を示すテーブルである。範囲設定部３５は、ルックアップテーブル３７を参照し、ルックアップテーブル３７における、誤差計算部３１により計算された収束予測値ｘave（ｎ）に対応する変化率収束判定範囲を設定する。
【００２３】
また、図３に示すように、ルックアップテーブル３７では、収束予測値ｘave（ｎ）の絶対値が増加するほど、変化率収束判定範囲は縮小されており、収束予測値ｘave（ｎ）の絶対値が減少するほど、変化率収束判定範囲は拡大されている。
【００２４】
以上のように構成される光送信器１１の動作について、図４および図５を参照しながら説明する。下記の説明では、光送信器１１の電源を投入した時刻を０（ｍｓｅｃ）とする。まず、光送信器１１の電源が投入されると、ステップＳ１０（以下、「Ｓ１０」という。他のステップにおいても同様とする。）において、ディスエーブル信号が出力される。そして、Ｓ１２において、目標信号の値の設定が行われ、Ｓ１４において、誤差計算部３１により、誤差ｘ（ｎ）が周期ｔ（ｍｓｅｃ）でモニタされる。また、Ｓ１６において、誤差計算部３１により、誤差変化率ｄ（ｎ）が周期ｔ（ｍｓｅｃ）で算出される。周期ｔは、例えば、５（ｍｓｅｃ）程度にできるが、これに限られない。
【００２５】
そして、Ｓ１８に移行し、判定部３３により、誤差変化率ｄ（ｎ）が０であるか否かが判定される。そして、Ｓ１８に移行した時点において、例えば、図４に示す時刻ｔ1である場合、誤差変化率ｄ（ｎ）は０ではないため、Ｓ２６へ移行する。また、Ｓ１８に移行した時点において、例えば、図４に示す時刻ｔ2である場合、誤差変化率ｄ（ｎ）は０であるため、Ｓ２０へ移行する。
【００２６】
Ｓ２０では、判定部３３により、誤差変化率ｄ（ｎ）が０であると判定された時点における誤差ｘ（ｎi）が、誤差計算部３１によりコントローラ２１のメモリに記憶される。また、Ｓ２２において、誤差ｘ（ｎi）と誤差ｘ（ｎi-1）とを用いて、誤差計算部３１により収束予測値ｘave（ｎ）が計算される。そして、Ｓ２４において、範囲設定部３５により、ルックアップテーブル３７を用いて変化率収束判定範囲が設定される。ここで、例えば、図４に示す時刻ｔ2の場合、誤差ｘ（ｎi）が２０ｐｍであり、誤差ｘ（ｎi-1）が１８０ｐｍであるため、Ｓ２２において、式（２）により収束予測値ｘave（ｎ）の絶対値は１００ｐｍと計算される。また、Ｓ２４において、範囲設定部３５によりルックアップテーブル３７が参照され変化率収束判定範囲が１５ｐｍ／ｓに設定される。
【００２７】
Ｓ２４において変化率収束判定範囲が設定された後、判定部３３により、誤差ｘ（ｎ）が誤差収束判定範囲内であって、かつ、誤差変化率ｄ（ｎ）が変化率収束判定範囲内である時間が基準時間だけ継続したか否かが判定される。そして、基準時間だけ継続したと判定された場合はＳ２８に移行し、基準時間だけ継続していないと判定された場合はＳ１４に移行する。
【００２８】
ここで、誤差収束判定範囲を例えば、１００ｐｍとした場合、Ｓ２４に移行した時点で図４に示す時刻ｔ3のときは、誤差ｘ（ｎ）が、この１００ｐｍを超えているため、Ｓ１４に移行し、再度、誤差ｘ（ｎ）のモニタが行われる。一方、Ｓ２４に移行した時点で図４に示す時刻ｔ4のときは、誤差ｘ（ｎ）が１００ｐｍの範囲内であって、かつ、誤差変化率ｄ（ｎ）が変化率収束判定範囲内である時間が基準時間だけ継続したため、Ｓ２８に移行する。そして、Ｓ２８において、判定部３３により、レーザーダイオードドライバ１５にイネーブル信号が出力される。
【００２９】
なお、図４の（Ａ）部における太線Ｂ１は、収束後の誤差ｘ（ｎ）を示す。図４の（Ｂ）部における太線Ｂ２は、収束後の誤差変化率ｄ（ｎ）を示す。図４の（Ｃ）部における太線Ｂ３は、ＯＮになったＴｘＥｎａｂｌｅ信号の波形を示す。
【００３０】
以上、本実施形態における光送信器１１では、誤差計算部３１は、誤差ｘ（ｎ）の収束予測値ｘave（ｎ）を計算する。そして、範囲設定部３５は、ルックアップテーブル３７により、収束予測値ｘave（ｎ）の絶対値が増加すると変化率収束判定範囲を縮小するように設定し、収束予測値ｘave（ｎ）の絶対値が減少すると変化率収束判定範囲を拡大するように設定する。よって、収束予測値ｘave（ｎ）の絶対値が増加し、目標信号の値からのずれが増加しているときは、変化率収束判定範囲を縮小することにより、光出力をＯＮになりにくいように制御することが可能である。また、実際に誤差ｘ（ｎ）が収束していない状態における光出力を抑えることができる。従って、光出力のＯＮ／ＯＦＦが繰り返され、光出力が不安定になる事象の発生を抑え、より安定した光出力を実現させることができる。なお、収束予測値ｘave（ｎ）の絶対値が減少しているときは、変化率収束判定範囲を拡大することにより、光出力がＯＮになりやすいように制御することも可能である。このため、目標信号の値に近い値で収束している状態では早期に光出力を行うことができる。
【００３１】
また、本実施形態における光送信器１１では、範囲設定部３５は、ルックアップテーブル３７に従って、変化率収束判定範囲を設定する。よって、範囲設定部３５は、ルックアップテーブル３７を参照するだけで変化率収束判定範囲を設定できるため、範囲設定部３５の処理負担を軽減させることができる。
【００３２】
なお、本実施形態では、ルックアップテーブル３７を用いて範囲設定部３５が変化率収束判定範囲を設定する例を説明した。しかし、ルックアップテーブル３７を用いなくてもよい。例えば、範囲設定部３５が、ルックアップテーブル３７に格納されている変化率収束判定範囲に相当する値を都度算出するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３３】
１１…光送信器、１３…レーザーダイオード、１５…レーザーダイオードドライバ、１７…熱電素子、２１…コントローラ、２５…温度センサ、３１…誤差信号計算部、３３…判定部、３５…範囲設定部、３７…ルックアップテーブル（テーブル）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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